Проектирование разработки нефтяных и газовых месторождений

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

А. В. Распопов, В. А. Мордвинов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» направления подготовки специалисто 130500 «Нефтегазовое дело»

Издательство Пермского государственного технического университета

2010

УДК 622.276.4 Р24

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент Л. Н. Назарова (РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина); доктор техн. наук, профессор Н. В. Долгушин

(Ухтинский государственный технический университет)

Распопов, А. В.

Р24 Проектирование разработки нефтяных и газовых месторождений: учеб. пособие / А. В. Распопов, В. А. Мордвинов.— Пермь: Изд-во Перм. гос.

техн. ун-та, 2010.— 87 с. ISBN

Рассмотрены основные положения и порядок выполнения работ по проектированию систем разработки месторождений, содержащих жидкие и

газообразные углеводороды. Приведены сведения о видах проектнотехнологических документов на разработку месторождений, их составе и содержании.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело».

ГВК — газоводяной контакт; ГИС — геофизические исследования скважин;

ГКЗ — Государственная комиссия по запасам; ГМ — геологическая модель; ГНК — газонефтяной контакт;

ГРП — гидравлический разрыв пласта; ГТИ — геолого-технических исследований; КВД — кривая восстановления давления; КВЧ — количество взвешенных частиц; КИН — коэффициент извлечения нефти;

НИПИ — научно-исследовательский и проектный институт; МПР — Министерство природных ресурсов; НТС — научно-технический совет; ОПЗ — обработка призабойной зоны;

ОФП — относительные фазовые проницаемости; ПАВ — поверхностно-активные вещества;

ПДГТМ — постоянно действующая геолого-технологическая модель; ППД — поддержание пластового давления; ППЭ — проект пробной эксплуатации; ПТД — проектно-технологический документ; РД — Руководящий документ; РИР — ремонтно-изоляционные работы;

Роснедра — Федеральное агентство по недропользованию Министерства природных ресурсов Российской Федерации; Ростехнадзор — Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору; ТЗ — техническое задание;

ТЭО КИН — технико-экономическое обоснование коэффициента извлечения нефти УВС — углеводородное сырье;

ФМ — фильтрационная модель; ЦБК — центральная балансовая комиссия;

ЦКР Роснедра МПР РФ — Центральная комиссия по разработке месторождений углеводородного сырья Федерального агентства по недропользованию Министерства природных ресурсов РФ

ВВЕДЕНИЕ

Рациональная разработка месторождений углеводородов должна вестись в соответствии с утвержденной государственными органами проектнотехнологической документацией, а также с требованиями Закона о недрах РФ [7], обеспечивающего соблюдение интересов государства как единственного владельца недр.

5

Разработка месторождений с участием негосударственных компаний должна вестись с учетом интересов государства и интересов акционеров нефте- и газодобывающих компаний.

Проектные решения должны обеспечить организацию и проведение разработки месторождений с наибольшей технологической и экономической эффективностью, исключающей непроизводительные потери ценного природного сырья. Это достигаются путем использования современных технологий извлечения углеводородов с обязательным соблюдением законодательства РФ.

Цель данного учебного пособия — изучение основных положений и методов выполнения работ по проектированию систем разработки нефтяных и газовых месторождений. С учетом отраслевых руководящих документов и опыта проектирования систем разработки, накопленного в ООО «ПермНИПИнефть» и других учреждениях, осуществляющих деятельность в области проектирования и выполнения научных исследований для нефтегазовой отрасли.

1. Проектная документация в нефтегазовой промышленности. Общие положения

1.1. Недра — собственность государства

Российское законодательство о недрах основывается на Конституции Российской Федерации. Оно включает в себя Закон «О недрах» [7] и принимаемые в соответствии с ним другие федеральные и региональные законы и иные нормативные правовые акты.

Статья 1.2 Закона «О недрах» посвящена определению собственности на недра: «Недра в границах территории Российской Федерации, включая подземное пространство и содержащиеся в недрах полезные ископаемые, энергетические и иные ресурсы, являются государственной собственностью». Как собственник недр государство ведет учет принадлежащих ему полезных ископаемых.

С целью учета состояния минерально-сырьевой базы составляется и ведется государственный баланс запасов полезных ископаемых. Он содержит сведения о количестве, качестве и степени изученности запасов месторождений по каждому виду полезных ископаемых, имеющих промышленное значение, а также сведения об их размещении, степени промышленного освоения, добыче, потерях и обеспеченности промышленности разведанными запасами. Эти задачи решаются на основе классификации запасов полезных ископаемых, которая утверждается в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации.

Для извлечения полезных ископаемых из недр государство может отдавать месторождения в пользование. Права и обязанности пользователя возникают с момента получения лицензии на пользование недрами. За пользованием недрами государство осуществляет постоянный контроль.

6

Задачей государственного контроля за геологическим изучением, освоением (использованием) и охраной недр является обеспечение соблюдения законодательно установленного порядка пользования недрами, требований утвержденных стандартов (норм, правил) в области геологического изучения, использования и охраны недр, правил ведения государственного учета и отчетности.

Государственный контроль за геологическим изучением, использованием и охраной недр осуществляется органами государственного геологического контроля и органами Ростехнадзора во взаимодействии с природоохранными и иными контролирующими органами.

Контроль процесса разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений осуществляется через создание проектно-технологической документации (ПТД) на их разработку. Эта документация содержит следующие разделы:

•географическое расположение месторождения;

•геолого-физические характеристики горных пород;

•физико-химические свойства углеводородов;

•запасы углеводородов по продуктивным пластам, залежам (подсчетным объектам) и месторождению в целом (по различным категориям);

•состояние выработки запасов;

•технико-экономическое обоснование наиболее эффективного варианта извлечения запасов, применяемые при этом технологии и мероприятия по сохранению недр и окружающей среды;

•системы контроля разработки и состояния окружающей среды. Основные положения ПТД утверждаются Центральной комиссией по

разработке месторождений углеводородного сырья Федерального агентства по недропользованию Министерства природных ресурсов РФ (сокращенно ЦКР Роснедра МПР РФ). В состав этой комиссии входят ведущие ученые и специалисты РФ в области разработки нефтяных и газовых месторождений. Выполнение основных положений ПТД контролируется государственными органами.

1.2. Структура проектных организаций

Подготовкой проектной документации занимаются специализированные организации — отраслевые научно-исследовательские и проектные институты (ООО «ПермНИПИнефть», ООО «ТатНИПИнефть», ОАО «Гипровостокнефть», ОАО «СургутНИПИнефть», ОАО «ТомскНИПИнефть», ОАО «ВНИИнефть им. акад. А. П. Крылова», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», филиал

ООО«Газпром ВНИИГАЗ» — «СеверНИПИгаз», ОАО «ГипроНИИгаз»,

ООО«Волго-УралНИПИгаз», ООО «ТюменьНИИгипрогаз», ООО «АстраханьНИПИгаз» и др.).

Эти организации создавались в период становления и развития нефтяной и газовой промышленности с целью научного сопровождения добычи

7

углеводородов и обеспечения нефтегазодобывающих предприятий проектнотехнологической документацией. Научно-исследовательские и проектные институты (НИПИ) являются отраслевыми научными центрами в своих регионах. Они охватывают весь цикл научного сопровождения нефтегазодобычи, начиная от поисков и разведки месторождений и заканчивая проектами их обустройства.

В создании проектно-технологической документации в НИПИ участвуют следующие подразделения (на примере ООО «ПермНИПИнефть»):

•отдел поисковой геологии — занимается анализом результатов проведения поисковых и разведочных работ, формирует научную концепцию дальнейших поисков новых месторождений;

•отдел подсчета запасов — осуществляет построение геологических моделей месторождений (залежей) и подсчет запасов углеводородов;

•отдел проектирования разработки нефтяных месторождений —

занимается построением геолого-технологических моделей месторождений и разработкой проектно-технологической документации;

•отдел мониторинга разработки нефтяных месторождений — за-

нимается оперативным анализом разработки и формированием рекомендаций по совершенствованию систем разработки в виде программ геолого-технологических мероприятий;

•отдел техники и технологии добычи нефти — проводит обоснова-

ние наиболее эффективных для данного месторождения способов эксплуатации скважин, выбора внутрискважинного оборудования, технологий воздействия на призабойную зону пласта;

•отдел техники и технологии бурения скважин — определяет наибо-

лее эффективную для данных геологических условий конструкцию скважин и технологию их строительства;

•отдел экономического обоснования проектов — проводит анализ экономической эффективности различных вариантов разработки месторождений;

•отдел технологических процессов при обустройстве нефтяных ме-

сторождений — выполняет лабораторные исследования по изучению коррозионных процессов в скважинах и нефтегазопромысловых системах, выдает рекомендации по борьбе с коррозией, решает вопросы водоподготовки для системы поддержания пластового давления и др.;

•лаборатория промысловых исследований — занимается интерпрета-

цией гидродинамических исследований скважин и анализом их результатов;

•лаборатория исследования пород — ведет изучение геолого-

физических характеристик горных пород в лабораторных условиях по керну;

•лаборатория исследования флюидов — занимается лабораторными исследованиями состава и физико-химических свойств нефти, газа и конденсата;

8

•лаборатория гидрогеологии — ведет изучение состава и физикохимических свойств поверхностных и подземных вод, а также емко- стно-фильтрационных характеристик водосодержащих породколлекторов;

•лаборатория интерпретации результатов геофизических исследо-

ваний — на основе интерпретации данных геофизических исследований определяет физические свойства горных пород;

•лаборатория охраны окружающей среды — изучает состояние ок-

ружающей среды в районе месторождения, формирует рекомендации по созданию системы ее контроля, улучшению экологической обстановки и охраны недр;

•проектная часть — включает в себя отделы, занимающиеся решением различных вопросов проектирования обустройства месторождений, таких как электроснабжение, строительство дорог, промышленных и непромышленных зданий и сооружений, водоснабжение и канализация, внутрипромысловые системы сбора и подготовки нефти и газа, телемеханика и др.

При создании проектно-технологической документации каждое из этих подразделений выполняет свою часть исследований и проектных работ. Окончательное согласование всех разделов и формирование документации происходит в отделе разработки нефтяных месторождений. Этот отдел является выпускающим конечную продукцию, он же сопровождает прохождение документации по всем этапам экспертизы и защиты работы, в том числе и на заключительном этапе рассмотрения в Центральной комиссии по разработке.

1.3. Порядок составления и утверждения проектного документа

Инициатором разработки проектно-технологической документации является недропользователь, выступающий в качестве заказчика. Им готовится техническое задание (ТЗ) на выполнение работы проектной организацией (исполнителем). В этом задании недропользователем ставятся задачи, которые необходимо решить исполнителю при выполнении ПТД. На основе ТЗ проектной организацией составляется календарный план выполнения работы.

Календарный план содержит детальную последовательность выполнения работ. Каждый этап представляет собой четко сформулированное описание вида работ, сроки их выполнения и стоимость. При необходимости ключевые моменты работы согласуются с заказчиком. Обычно это касается качества создаваемых геологических и геолого-технологических моделей, уровней отборов, объемов буровых работ, программ геолого-технологических мероприятий.

Выполненная работа проходит первый этап приемки, который включает в себя экспертизу и защиту на научно-техническом совете (НТС) заказчика. Затем недропользователь представляет работу на государственную экспертизу в Министерство природных ресурсов Российской Федерации (МПР РФ). При положительном заключении экспертизы работа выносится на засе-

9

дание ЦКР, на котором недропользователь и авторы работы проходят ее защиту. При положительном решении комиссии составляется протокол заседания, который является заключительным документом, утверждающим решения, предложенные в ПТД. После утверждения протокола заместителем министра он обретает юридическую силу. Все государственные органы, контролирующие выполнение лицензионных соглашений и правильность разработки месторождения, руководствуются решениями, утвержденными этим протоколом.

1.4. Содержание технического задания на создание ПТД

На составление проектно-технологической документации заказчиком выдается техническое задание, которое содержит:

-цель и обоснование составления проектного технологического документа;

-данные о запасах углеводородного сырья, числящиеся на государственном балансе на 1 января календарного года, в котором составляется документ;

-сведения о ранее выполненных: а) подсчетах запасов и их утверждении, б) проектных технологических документах, их исполнителях и протоколах утверждения;

-год ввода в разработку (для нового месторождения); если год ввода не определен, то технико-экономические показатели разработки выдаются по порядковым номерам лет эксплуатации;

-требования к геолого-технологической (геолого-гидродинамической) модели, создаваемой при проектировании разработки месторождения;

-намечаемые объемы эксплуатационного и разведочного бурения с разделением по годам и эксплуатационным объектам;

-порядок освоения месторождения, исключающий выборочную отработку запасов;

-сведения об инфраструктуре в районе работ;

-сведения об источниках рабочих агентов, ресурсах водо-, газо- и электроснабжения;

-дополнительные сведения, влияющие на проектирование разработки и технологию добычи для месторождений с особыми природноклиматическими условиями (наличие водоохранных зон, заповедников и заказников, зон приоритетного природопользования, населенных пунктов, участков ценных лесов, пахотных земель и т. д.);

-факторы, влияющие на обоснование способов эксплуатации скважин;

-коэффициенты использования скважин;

-рекомендации по использованию нефтяного газа;

-требования к периодичности и точности измерений количества добываемых флюидов на всех этапах добычи, сбора и подготовки;

-сроки составления проектного документа.

10